汽车理论 全套课件

汽车理论讲义（第1版）
赵又群编著
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
空气阻力
直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力。
1. 压力阻力：形状、干扰、内循环、诱导阻力，是指
法向压力合力在行驶方向上的分力。
2. 摩擦阻力：由于空气粘性在车身表面产生的切向力
合力在行驶方向上的分力。
一般轿车：形阻（58%），干扰（14%），内 （12%），诱导（7%），摩擦（9%）。 在汽车行驶范围内，FＷ 与气流相对速度的动压力成 正比，即
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
Fw 12CDAur2
C D ——空气阻力系数，与雷诺系数有关
——空气密度，一般为1.2258 Ns2m4 u r ——相对速度，无风时为 ua m/s
A ——迎风面积，u a 方向投影面积
（１）速度增大，对应给予足够的重视。
（２）可以通过查表或测量得到。
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力决定的所能达到的平均行驶速度。
关于定义的讨论：
道路——良好路面：水平或坡路 运动——直线行驶 外力——纵向外力决定的运动 能力——所能达到的 有效性——运输效率——最基本、最重要的性能。
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引言
本章的内容与目的 分析汽车行驶时的受力，建立行驶方程式，并通 过计算或以图表的形式按动力性评价指标的要求 确定动力性。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
加速阻力
（1）克服其质量加速运行时的惯性力，F j 。
（2）平移质量惯性力与旋转质量惯性力偶矩，以
计入。
Fj
m du
dt
——汽车质量换算系数 ，主要与飞轮转动
惯量、车轮转动惯量及传动系的传动比有关。
1 IIfig 2i0 2 T m2r m2r
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第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽 车的附着力
Fz1
Gb L
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
作用于汽车质心上的惯性力为 m du ，而不
dt
是 m du ，飞轮的惯性力矩作用在汽车横截面上，
dt
所以
Fj
m只d是u 进行动力性分析时代表惯性力
dt
和力矩总效应的一个数值而已。
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第二节结束！
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二、汽车的行驶阻力 （ F F f F ｗ F i F j ）
前两项在任何行驶条件下均存在，后两项在一 定行驶条件下才存在。
滚动阻力 产生：轮胎内部摩擦产生弹性迟滞损失，损失
的能量消失在轮胎各组成部分相互间的摩擦及橡胶、 帘线等物质分子间摩擦，即弹性物质的迟滞损失。
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Tf r
只要知道f，就可求出滚动阻力，即 Ff Wf
F f 无法在真正的受力图上表示出来，它只是一 个数值。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
Ft

Tt r
rFX2 Tt Tf
FX2
Tt r
Tf r
Ft Ff
F t 与 F f 一样，在受
力图上画不出来。
（必要与充分条件）
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第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽 车的附着力
二、汽车的附着力
1．
FxFx,F z
式中 ——取决于路面、车速、车轮的运动状况
F z ——与汽车总体布置、行驶状况、坡度i有关 2．汽车加速上坡时的受力及 F z1 与 F z 2
在坡度不大，路面良好，作用于前后轮上的惯 性阻力矩很小，风压中心与整车质心大致重合时， 有下面近似关系
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
由力平衡：
Fp1 r T f
Fp1

Tf r
Fz
a r
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
令 f a ——滚动阻力系数
r
则
F p1 Wf 或 f

F p1 W
Ff
Wf
绪论
一、《汽车理论》的主要内容
（1）汽车动力学及汽车性能——运动的关系。各项行驶性能。 汽车的有效性与安全性
（2）汽车的有效性 动力性 燃油经济性/燃料经济性 汽车动力装置参数的选择 平顺性 通过性
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绪论
（3）汽车的安全性（结构上讲，狭义） 制动性 操纵稳定性
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
坡度阻力
Fi Gsin
坡度 ：i h tg
s
因为 较小，所以 si ntg i 故 F i G sin Gt g Gi
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
传动系的机械效率
（1） T
Pe PT Pe
1PT Pe
Pe——发动机发出的功率 PT——传动系中损失的功率
（2）PT的讨论
它由传动系中的部件—变速器、传动轴、万向节、主减
速器等的功率损失组成。
分类：机械损失—摩擦损失、液力损失—消耗于润滑油
T 受多种因素的影响，但对汽车进行初步的动力分析时 可把它看作一个常数。可查表。
（3）用车速—时间曲线全面反应加速能力。
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第一节 汽车的动力性指标
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第一节 汽车的动力性指标
上坡能力——最大坡度，良好路面，满载行驶。
（1）显然，是指一档最大爬坡度。 （2）轿车的最大坡度基本满足使用要求，货车、 越野车的爬坡能力是个很重要的指标。 （3）军用车辆的战术技术要求中，常规定在一 定坡道上车辆应达到一定的速度。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
车轮的半径
1. 自由半径—无载
2. 静力半径 r s —静载
3. 滚动半径 rr —动载
s
rr 2n
s——转动n圈，实际车轮滚动距离。
ｎ——车轮滚动圈数。
一般不计差别，统称为车轮半径r，即
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
滚动阻力系数f=f(路面、车速、轮胎)，由实验测 定或由经验公式估算。
在动力性分析中常不考虑由于转弯增加的阻力。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
二、汽车的安全性（广义） （1）主动安全性 （2）被动安全性
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绪论结束！
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第二章 汽车的动力性
1-1 汽车动力性指标 1-2 汽车的驱动力和行驶阻力 1-3 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 1-4 汽车驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 1-5 汽车的功率平衡
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第一节 汽车的动力性指标
三个指标： 最高车速——水平良好路面 加速时间——原地起步加速时间、超车加速时间
（1）原地起步时间t——由一档或二档起步，逐 渐换至最高档，行驶到预定距离或车速所需时间。
（2）超车加速时间t在最高或次高档由某一较低 车速30、40km/h全力加速至某一高速所需的时间。
由发动机的转速特性来确定转矩 T tq
（1）转速特性曲线 （外特性曲线，
和部分特性曲线 ）
Pe

Ttq n 9550
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
（2）发动机制造厂提 供的发动机特性曲线是 在试验台上未带空气滤 清器、水泵、风扇、消 声器、发电机等条件下 测得的。
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第一章 汽车的动力性
预备知识
中心思想
汽车传动系的功能、
介绍动力性的基础
组成、构造及工作原理。 知识（评价指标、受力、
发动机的转速特性。 行驶条件）。
根据力的平衡、功
率的平衡来分析和评价
汽车的动力性好坏。
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引言
定义：汽车在良好路面上直线行驶时，由纵向外
T tq igi0t r
G f2 C D .1 A 1u 5 a 2Gim d du t
上式可以通过对汽车各部分取隔离体进行受力分 析推导得到，同时推出 的表达式。
只表示各物理量之间的数量关系。式中有些项， 并不表示作用于汽车的外力，例如，Ft , F f 。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
经验公式估算
112ig2
式中：120.0 30.05
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
三、汽车行驶方程式
F t Ff FwF iFj
r rs rr
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
汽车的驱动力图 驱动力—车速关系曲线
Ft ua
Ft
Ttqigi0t
r
ua
0.377 rn igi0
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
道路阻力与道路阻力系数
F F f F ifG co G ssin
当不大时， c o 1 s ， s in t g i
F GfGG i(fi)
f i ——道路阻力系数
F G ——道路阻力
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带上全部附件设备 时的发动机特性曲线称 为使用特性曲线。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
（3）台架试验—发动机工况相对稳定 实际使用—发动机工况相对不稳定 由于对变工况下发动机特性研究的还不够，所
以仍是用稳定工况下发动机台架试验结果。
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Hale Waihona Puke Baidu
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第一节结束！
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
运动状况
力
驱 动 力 Ft
行驶阻力Σ F
平衡关系
u m ax
a(t
)


Ft

F
imax

——行驶方程式
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
Fz2
F t F z2f
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第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽 车的附着力
因为多数情况下 f ，所以
Ft Fz2
Ft Fz ——附着条件（必要条件） 式中 F z ——作用于所有驱动轮上地面法向作用力 3．汽车的驱动——附着条件
F f F wF iF t F z
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第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽 车的附着力
式中 ——附着系数
Fx max 不足够大，将引起驱动轮在路面滑转。F t 的 增大，只会使驱动轮加速旋转，地面切向反作用力 并不会增加。
所以，地面切向反作用力不能大于附着力。
对于后轮驱动的汽车
Fx2
Tt Tf2 r
讨论 驱动力——发动机转矩经传动系至驱动轮。 行驶阻力——滚动、空气、加速、坡度。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、汽车的驱动力
Ft

Tt r
Tt Ttq*ig*i0*T
Ft Ttq*igr*i0*T
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
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第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽 车的附着力
一、汽车行驶的驱动-附着条件
1．由行驶方程式知： md du tFt Ff FwFi
驱动条件： Ft Ff FwFi
（必要条件），否则——（1）无法开动，（2） 减速直至停车。 2．轮胎与地面的附着条件
FxmaxF Fz